JP5430396B2 - Method for producing surface-modified polymer structure - Google Patents
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Description
本発明は、ポリマーの表面改質に適用できる新規な技術に関する。本発明で表面改質されたポリマー構造体又はグラフトポリマー構造体は、構造体の表面で耐磨耗性、潤滑性、耐薬品性、防食性、帯電防止性、接着・密着性、光反射防止性、光隠蔽性、エッチング耐性を付与したり、親水親油性、光反射率、光取り出し率、アルカリ現像特性、表面硬度などを制御することができるという特徴を有し、電気・電子部品、自動車部品、光学制御部品、印刷機器用部品、フィルム・シート材料、繊維材料、医療・診断材料などの成形材料や、半導体材料、ディスプレイ材料、電子デバイス用材料などの薄膜材料、屈折率、誘電率、熱膨張率、磁気特性などを制御させた傾斜材料として好適に利用される。 The present invention relates to a novel technique applicable to polymer surface modification. The polymer structure or graft polymer structure surface-modified in the present invention has wear resistance, lubricity, chemical resistance, anticorrosion, antistatic property, adhesion / adhesion, and light reflection prevention on the surface of the structure. , Light hiding, etching resistance, hydrophilic lipophilicity, light reflectance, light extraction rate, alkali development characteristics, surface hardness, etc. Parts, optical control parts, printing equipment parts, film / sheet materials, fiber materials, medical / diagnostic materials, etc., thin film materials such as semiconductor materials, display materials, electronic device materials, refractive index, dielectric constant, It is suitably used as a gradient material in which the coefficient of thermal expansion and magnetic properties are controlled.
ポリマー材料は、近年、多分野でますます利用されている。それに伴い、それぞれのニーズに応じて、マトリクスとしてのポリマーの性状とともに、その表面特性が重要となっている。例えば、接着性、密着性、非粘着性、帯電防止性、撥水撥油性、親水性、滑り性、生体適合性などの特性がポリマーの表面において求められる。 Polymer materials are increasingly used in many fields in recent years. Along with this, according to the needs of each, the properties of the polymer as a matrix and its surface properties are important. For example, properties such as adhesion, adhesion, non-tackiness, antistatic properties, water / oil repellency, hydrophilicity, slipperiness, and biocompatibility are required on the polymer surface.
ポリマーの表面に如上の特性を付与するために、従来よりいろいろなポリマー表面改質法が知られている（例えば、非特許文献１）。例えば、各種エネルギー線の照射に代表される物理的手段を講じる方法が知られているが、煩雑な操作を要し高価な方法となる（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
本願と同一の出願人は、ポリマー表面改質法として、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに高分岐ポリマーを混合するという簡単な操作により、マトリクスポリマーの表面及び／又は界面に高分岐ポリマーを濃縮させることができることを開示している（例えば、非特許文献２）。
しかし、この報告では、高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基を、ポリマー構造体の最表面に高密度に分布させることについての記載はなく、それによる作用効果についての示唆もない。
また、ポリマー表面改質を目的として、高分岐ポリマーを添加又は塗布する方法が知られているが、高分岐ポリマーの分子末端の官能基を、ポリマー構造体の再表面に高密度に分布させることについての記載はない（例えば、特許文献７、特許文献８及び特許文献９）。In order to impart the above properties to the surface of the polymer, various polymer surface modification methods have been conventionally known (for example, Non-Patent Document 1). For example, a method of taking physical means represented by irradiation of various energy rays is known, but it requires a complicated operation and is an expensive method (for example,
As the polymer surface modification method, the same applicant as the present application concentrates the highly branched polymer on the surface and / or interface of the matrix polymer by a simple operation of mixing the highly branched polymer with the matrix polymer composed of the linear polymer. (For example, Non-Patent Document 2).
However, in this report, there is no description about the distribution of the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer at a high density on the outermost surface of the polymer structure, and there is no suggestion about the action effect.
In addition, for the purpose of polymer surface modification, a method of adding or coating a hyperbranched polymer is known, but the functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are distributed at a high density on the resurface of the polymer structure. Is not described (for example, Patent Document 7, Patent Document 8, and Patent Document 9).
また、ポリマー表面改質法の一つとして、固体表面に形成された重合開始基を介して高分子鎖をグラフトする方法が知られている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５）。この表面グラフト重合による表面改質法は、重合するモノマーの種類を変えることにより多様な表面特性を付与することができる。しかしながら、それら文献において重合開始基を表面に固定化する方法は、ラングミュアー・ブロジェット法（ＬＢ法）や化学吸着法といった煩雑な工程を必要とするため、より広い面積のポリマー表面改質を簡便な工程によって行うことができる方法が望まれていた。また、ＬＢ法や化学吸着法によって光重合開始基であるジチオカルバメート基をポリマー表面に固定化し、グラフト重合する表面改質法は公知である（例えば、特許文献６）。
しかし、それらの文献には、ポリマー構造体に含まれ且つその表面及び／又は界面に濃縮された高分岐ポリマーに対して、その分子末端の親水性官能基をポリマー構造体の最表面に高密度に分布させ、更に最表面に高密度に分布された親水性官能基に対して高分子鎖をグラフトさせるという技術手法及び手段に関する記載はなく、それによる作用効果についての示唆もない。
また、分子末端にジチオカルバメート基を有する高分岐ポリマーとして、スチレン系ハイパーブランチポリマーやアクリル系ハイパーブランチポリマーが知られている（例えば、非特許文献３及び非特許文献４）。Further, as one of polymer surface modification methods, a method of grafting a polymer chain via a polymerization initiating group formed on a solid surface is known (for example,
However, in these documents, the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer contained in the polymer structure and concentrated on the surface and / or interface are densely formed on the outermost surface of the polymer structure. There is no description on the technical technique and means of grafting the polymer chain to the hydrophilic functional group distributed on the outermost surface and densely distributed on the outermost surface, and there is no suggestion about the action effect.
Further, styrene hyperbranched polymers and acrylic hyperbranched polymers are known as hyperbranched polymers having dithiocarbamate groups at the molecular ends (for example,
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーが含有されているポリマー構造体において、該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基をポリマー構造体の最表面に高密度に分布させ、更に、表面グラフト重合によって該ポリマー構造体の表面を改質することができる汎用的で簡便な新しい技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. In a polymer structure in which a highly polymerized polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end is contained in a matrix polymer composed of a linear polymer, A versatile and simple new technology that can distribute the hydrophilic functional groups at the molecular terminals of branched polymers to the outermost surface of the polymer structure at high density and further modify the surface of the polymer structure by surface graft polymerization. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーと高分岐ポリマーとを含有するポリマー構造体を、特定の温度及び雰囲気下で処理することにより、該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基を該ポリマー構造体の最表面に高密度に分布させることが可能であることを見出すとともに、該ポリマー構造体の最表面をグラフト重合することによって該ポリマー構造体の表面を改質することができることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have processed a polymer structure containing a matrix polymer composed of a linear polymer and a highly branched polymer under a specific temperature and atmosphere. To find that the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer can be distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure and graft polymerize the outermost surface of the polymer structure. It was found that the surface of the polymer structure can be modified by the above, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、第１観点として、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーが含有されているポリマー構造体の製造方法において、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程と、次に得られた該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程を含む、ポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布することを特徴とするポリマー構造体の製造方法、
第２観点として、前記高分岐ポリマーが、デンドリティックポリマー、くし型ポリマー及びハイパーブランチポリマーからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、第１観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第３観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、式（１）で表されるハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、第２観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第４観点として、前記Ａ1が式（４）で表される基を表す、第３観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第６観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基である、第３観点ないし第５観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体の製造方法、
第７観点として、前記Ｒ1が水素原子である、第３観点ないし第５観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体の製造方法、
第８観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基であり、前記Ｒ1が水素原子である、第４観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第９観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種である、第３観点ないし第８観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体の製造方法、
第１０観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレンである、第９観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第１１観点として、前記浸漬処理又は前記暴露処理における処理時間が、０．００１ないし１００時間である、第１観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第１２観点として、前記マトリクスポリマーに混合される前記高分岐ポリマーの量が、該マトリクスポリマーの質量に対して最大２５質量％ないし最小０．１質量％の量である、第１観点に記載のポリマー構造体の製造方法、
第１３観点として、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーが含有されているポリマー構造体であって、該ポリマー構造体の表面及び／又は界面付近に該高分岐ポリマーが濃縮され、かつ該ポリマー構造体の最表面において該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布することを特徴とするポリマー構造体、
第１４観点として、前記高分岐ポリマーが、デンドリティックポリマー、くし型ポリマー及びハイパーブランチポリマーからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、第１３観点に記載のポリマー構造体、
第１５観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、前記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、第１４観点に記載のポリマー構造体、
第１６観点として、前記Ａ1が前記式（４）で表される基を表す、第１５観点に記載のポリマー構造体、
第１７観点として、前記Ａ1が前記式（５）で表される基を表す、第１５観点に記載のポリマー構造体、
第１８観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基である、第１５観点ないし第１７観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体、
第１９観点として、前記Ｒ1が水素原子である、第１５観点ないし第１７観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体、
第２０観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基であり、前記Ｒ1が水素原子である、第１６観点に記載のポリマー構造体、
第２１観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種である、第１５観点ないし第２０観点のいずれか１項に記載のポリマー構造体、
第２２観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレンである、第２１観点に記載のポリマー構造体、
第２３観点として、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーが含有されているポリマー構造体の製造方法において、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程と、次に得られた該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程と、その後処理された構造体の最表面に位置する親水性官能基に対してビニル系高分子鎖をグラフト重合する工程とを含む、ポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布し、更に該親水性官能基の少なくとも一部に対してビニル系高分子鎖がグラフトされていることを特徴とするグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２４観点として、前記高分岐ポリマーが、デンドリティックポリマー、くし型ポリマー及びハイパーブランチポリマーからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、第２３観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２５観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、前記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、第２４観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２６観点として、前記Ａ1が前記式（４）で表される基を表す、第２５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２７観点として、前記Ａ1が前記式（５）で表される基を表す、第２５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２８観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基である、第２５観点ないし第２７観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第２９観点として、前記Ｒ1が水素原子である、第２５観点ないし第２７観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３０観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基であり、前記Ｒ1が水素原子である、第２６観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３１観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種である、第２５観点ないし第３０観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３２観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレンである、第３１観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３３観点として、前記浸漬処理又は前記暴露処理における処理時間が、０．００１ないし１００時間である、第２３観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３４観点として、前記マトリクスポリマーに混合される前記高分岐ポリマーの量が、該マトリクスポリマーの質量に対して最大２５質量％ないし最小０．１質量％の量である、第２３観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３５観点として、前記ビニル系高分子鎖が、リビングラジカル重合によってグラフトされることを特徴とする、第２３観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３６観点として、前記リビングラジカル重合における重合時間が、０．０１ないし１００時間である、第３５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３７観点として、前記リビングラジカル重合における重合時間が、０．１ないし１００時間である、第３５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３８観点として、前記リビングラジカル重合における重合温度が、０ないし２００℃である、第３５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第３９観点として、前記ビニル系高分子鎖が、アクリルアミド類又はメタクリルアミド類から形成されることを特徴とする、第２５観点に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法、
第４０観点として、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーが含有されているポリマー構造体であって、該ポリマー構造体の表面及び／又は界面付近に該高分岐ポリマーが濃縮され、かつ該ポリマー構造体の最表面において該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布し、更に該親水性官能基の少なくとも一部に対してビニル系高分子鎖がグラフトされていることを特徴とするグラフトポリマー構造体、
第４１観点として、前記高分岐ポリマーが、デンドリティックポリマー、くし型ポリマー及びハイパーブランチポリマーからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、第４０観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第４２観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、前記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、第４１観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第４３観点として、前記Ａ1が前記式（４）で表される基を表す、第４２観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第４４観点として、前記Ａ1が前記式（５）で表される基を表す、第４２観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第４５観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基である、第４２観点ないし第４４観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体、
第４６観点として、前記Ｒ1が水素原子である、第４２観点ないし第４４観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体、
第４７観点として、前記Ｗ1及びＷ2がジチオカルバメート基であり、前記Ｒ1が水素原子である、第４３観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第４８観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種である、第４２観点ないし第４７観点のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体、
第４９観点として、前記マトリクスポリマーが、ポリスチレンである、第４８観点に記載のグラフトポリマー構造体、
第５０観点として、前記ビニル系高分子鎖が、アクリルアミド類又はメタクリルアミド類から形成されることを特徴とする、第４０観点に記載のグラフトポリマー構造体、及び
第５１観点として、前記ビニル系高分子鎖が、リビングラジカル重合によってグラフトされていることを特徴とする、第４０観点に記載のグラフトポリマー構造体である。That is, the present invention provides, as a first aspect, in a method for producing a polymer structure in which a matrix polymer composed of a linear polymer contains a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end, and the matrix polymer and the A step of mixing a hyperbranched polymer to form a structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer, and then containing the obtained matrix polymer and the hyperbranched polymer The structure to be immersed in water and / or a hydrophilic solvent at a temperature in the range of 30 ° C. below the glass transition temperature of the matrix polymer to the decomposition temperature of the matrix polymer, or Hydrophilic treatment of the molecular ends of the hyperbranched polymer on the outermost surface of the polymer structure, comprising the step of exposing to a vapor atmosphere of a hydrophilic solvent Process for producing a polymeric structure characterized by the group are distributed at a high density,
As a second aspect, the highly branched polymer is at least one selected from the group consisting of a dendritic polymer, a comb polymer and a hyperbranched polymer, and the production of the polymer structure according to the first aspect Method,
As a third aspect, the hyperbranched polymer is a hyperbranched polymer represented by the formula (1), and the method for producing a polymer structure according to the second aspect,
As a fourth aspect, the method for producing a polymer structure according to the third aspect, in which the A 1 represents a group represented by the formula (4),
As a sixth aspect, the method for producing a polymer structure according to any one of the third aspect to the fifth aspect, wherein W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups,
As a seventh aspect, the method for producing a polymer structure according to any one of the third to fifth aspects, wherein R 1 is a hydrogen atom,
As an eighth aspect, the method for producing a polymer structure according to the fourth aspect, wherein W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups, and R 1 is a hydrogen atom,
As a ninth aspect, any one of the third to eighth aspects, wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. A process for producing the polymer structure according to
As a tenth aspect, the method for producing a polymer structure according to the ninth aspect, wherein the matrix polymer is polystyrene,
As a 11th viewpoint, the processing time in the said immersion process or the said exposure process is 0.001 thru | or 100 hours, The manufacturing method of the polymer structure as described in a 1st viewpoint,
As a twelfth aspect, according to the first aspect, the amount of the hyperbranched polymer mixed with the matrix polymer is an amount of a maximum of 25% by mass to a minimum of 0.1% by mass with respect to the mass of the matrix polymer. Production method of polymer structure,
A thirteenth aspect is a polymer structure in which a matrix polymer composed of a linear polymer contains a hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end, and is on the surface and / or near the interface of the polymer structure. A polymer structure characterized in that the hyperbranched polymer is concentrated and hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are densely distributed on the outermost surface of the polymer structure;
As a fourteenth aspect, the polymer structure according to the thirteenth aspect, wherein the hyperbranched polymer is at least one selected from the group consisting of dendritic polymers, comb polymers, and hyperbranched polymers,
As a fifteenth aspect, the hyperbranched polymer is a hyperbranched polymer represented by the formula (1), the polymer structure according to the fourteenth aspect,
As a sixteenth aspect, the polymer structure according to the fifteenth aspect, in which the A 1 represents a group represented by the formula (4),
As a seventeenth aspect, the polymer structure according to the fifteenth aspect, in which the A 1 represents a group represented by the formula (5),
As an eighteenth aspect, the polymer structure according to any one of the fifteenth aspect to the seventeenth aspect, wherein the W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups,
As a nineteenth aspect, the polymer structure according to any one of the fifteenth aspect to the seventeenth aspect, wherein R 1 is a hydrogen atom,
As a twentieth aspect, the polymer structure according to the sixteenth aspect, in which the W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups, and the R 1 is a hydrogen atom,
As a twenty-first aspect, any one of the fifteenth to twentieth aspects, wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. A polymer structure according to
As a twenty-second aspect, the polymer structure according to the twenty-first aspect, wherein the matrix polymer is polystyrene,
As a twenty-third aspect, in a method for producing a polymer structure in which a matrix polymer composed of a linear polymer contains a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end, the matrix polymer and the highly branched polymer are mixed. And forming a structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer together with the resulting structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer. It is immersed in water and / or a hydrophilic solvent at a temperature 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer or a temperature within the range of the decomposition temperature of the matrix polymer, or the water and / or hydrophilic solvent A process of exposing to a steam atmosphere and then grafting vinyl polymer chains to hydrophilic functional groups located on the outermost surface of the treated structure The hydrophilic functional groups at the molecular terminals of the hyperbranched polymer are distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure, and further a vinyl polymer chain with respect to at least a part of the hydrophilic functional groups. A method for producing a graft polymer structure, wherein
According to a twenty-fourth aspect, in the graft polymer structure according to the twenty-third aspect, the hyperbranched polymer is at least one selected from the group consisting of a dendritic polymer, a comb polymer, and a hyperbranched polymer. Production method,
As a twenty-fifth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the twenty-fourth aspect, wherein the hyperbranched polymer is a hyperbranched polymer represented by the formula (1),
As a twenty-sixth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the twenty-fifth aspect, in which the A 1 represents a group represented by the formula (4),
As a twenty-seventh aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the twenty-fifth aspect, in which the A 1 represents a group represented by the formula (5),
As a twenty-eighth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to any one of the twenty-fifth aspect to the twenty-seventh aspect, wherein W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups,
As a twenty-ninth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to any one of the twenty-fifth aspect to the twenty-seventh aspect, wherein R 1 is a hydrogen atom,
As a 30th aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the 26th aspect, wherein W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups, and R 1 is a hydrogen atom,
As a thirty-first aspect, any one of the twenty-fifth to thirtieth aspects, wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. A method for producing a graft polymer structure according to
As a thirty-second aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the thirty-first aspect, wherein the matrix polymer is polystyrene,
As a 33rd viewpoint, the processing time in the said immersion process or the said exposure process is 0.001 thru | or 100 hours, The manufacturing method of the graft polymer structure as described in a 23rd viewpoint,
As a thirty-fourth aspect, according to the twenty-third aspect, the amount of the hyperbranched polymer mixed with the matrix polymer is an amount of a maximum of 25 mass% to a minimum of 0.1 mass% with respect to the mass of the matrix polymer. Method for producing graft polymer structure,
As a thirty-fifth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the twenty-third aspect, wherein the vinyl polymer chain is grafted by living radical polymerization,
As a thirty-sixth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the thirty-fifth aspect, wherein the polymerization time in the living radical polymerization is 0.01 to 100 hours,
As a thirty-seventh aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the thirty-fifth aspect, wherein the polymerization time in the living radical polymerization is 0.1 to 100 hours,
As a thirty-eighth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the thirty-fifth aspect, wherein the polymerization temperature in the living radical polymerization is 0 to 200 ° C.
As a thirty-ninth aspect, the method for producing a graft polymer structure according to the twenty-fifth aspect, wherein the vinyl polymer chain is formed from acrylamides or methacrylamides,
A 40th aspect is a polymer structure in which a highly polymerized polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end is contained in a matrix polymer composed of a linear polymer, on the surface and / or in the vicinity of the interface of the polymer structure. The hyperbranched polymer is concentrated, and the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are densely distributed on the outermost surface of the polymer structure, and vinyl is added to at least a part of the hydrophilic functional group. Graft polymer structure characterized in that a polymer chain is grafted,
As a forty-first aspect, the graft polymer structure according to the fortieth aspect, wherein the hyperbranched polymer is at least one selected from the group consisting of a dendritic polymer, a comb polymer, and a hyperbranched polymer,
As a forty-second aspect, the graft polymer structure according to the forty-first aspect, wherein the hyperbranched polymer is a hyperbranched polymer represented by the formula (1),
As a 43rd aspect, the graft polymer structure according to the 42nd aspect, wherein the A 1 represents a group represented by the formula (4),
As a 44th aspect, the graft polymer structure according to the 42nd aspect, wherein the A 1 represents a group represented by the formula (5),
As a 45th aspect, the graft polymer structure according to any one of the 42nd aspect to the 44th aspect, wherein the W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups,
As a 46th aspect, the graft polymer structure according to any one of the 42nd aspect to the 44th aspect, wherein the R 1 is a hydrogen atom,
As a 47th aspect, the graft polymer structure according to the 43rd aspect, wherein the W 1 and W 2 are dithiocarbamate groups, and the R 1 is a hydrogen atom,
As a 48th aspect, any one of the 42nd aspect to the 47th aspect, wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. Graft polymer structure according to
As a 49th aspect, the matrix polymer is polystyrene, the graft polymer structure according to the 48th aspect,
According to a 50th aspect, the vinyl polymer chain is formed from acrylamides or methacrylamides, the graft polymer structure according to the 40th aspect, and as the 51st aspect, the vinyl polymer chain The graft polymer structure according to the 40th aspect, wherein the molecular chain is grafted by living radical polymerization.
本発明に従えば、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーと分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーとを混合したポリマー構造体を簡便な条件で処理するだけで、該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基を構造体の最表面に高密度に分布させ、更に必要により該親水性官能基に所望の高分子鎖をグラフトすることによって、マトリクスポリマーのニーズに応じて各種の表面特性が改質されたポリマー構造体を得ることができる。 According to the present invention, a polymer structure in which a matrix polymer composed of a linear polymer and a hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end is mixed under simple conditions, and the molecular end of the hyperbranched polymer is obtained. The surface-sensitive hydrophilic functional groups are distributed at a high density on the outermost surface of the structure and, if necessary, desired polymer chains are grafted onto the hydrophilic functional groups, so that various surface characteristics can be obtained depending on the needs of the matrix polymer. A modified polymer structure can be obtained.
特に該高分岐ポリマーとして光重合開始剤となるジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーを用いた場合には、表面グラフト（リビングラジカル）重合によってアクリルアミド、メタクリルアミド等のビニル系高分子で表面改質されたグラフトポリマー構造体を得ることができる。 In particular, when a hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group as a photopolymerization initiator at the molecular end is used as the hyperbranched polymer, the surface is made of vinyl polymer such as acrylamide or methacrylamide by surface graft (living radical) polymerization. A modified graft polymer structure can be obtained.
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明のポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布されているポリマー構造体の製造方法は、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーと分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程と、次に得られた該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程を含む方法である。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The method for producing a polymer structure in which hydrophilic functional groups at the molecular ends of a hyperbranched polymer are distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure of the present invention comprises a matrix polymer composed of a linear polymer and a hydrophilic polymer at the molecular ends. A step of mixing a hyperbranched polymer having a functional group and uniting them to form a structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer, and then obtaining the matrix polymer and the hyperbranched Whether the structure containing the polymer is immersed in water and / or a hydrophilic solvent at a temperature 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer to a temperature within the range of the decomposition temperature of the matrix polymer. Or it is a method including the process of exposing to the vapor | steam atmosphere of water and / or a hydrophilic solvent.
本発明の製造方法において用いられる線状ポリマーからなるマトリクスポリマーとして、各種のタイプのポリマーを用いることができる。使用されるポリマーとしては、例えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル及びスチレンの共重合化合物）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン及びスチレンの共重合化合物）、ＭＳ樹脂（メチルメタクリレート及びスチレンの共重合化合物）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、液晶プラスチック、ポリイミド、ポリウレタン、ケイ素樹脂、ジアリールフタレート樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴムなどを挙げることができ、それらのコポリマーも使用できるが、勿論、これらに限定されるものではない。 Various types of polymers can be used as the matrix polymer comprising the linear polymer used in the production method of the present invention. Examples of the polymer used include vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polystyrene, AS resin (a copolymer of acrylonitrile and styrene), ABS resin (acrylonitrile, butadiene and styrene). Copolymer compound), MS resin (copolymerized compound of methyl methacrylate and styrene), acrylic resin, methacrylic resin, polyethylene, polypropylene, fluororesin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polysulfone, polyester, polyphenylene sulfide, liquid crystal plastic , Polyimide, polyurethane, silicon resin, diaryl phthalate resin, polybutadiene, polyisoprene, natural rubber, chloropre Rubber, ethylene-propylene rubber, nitrile-butadiene rubber, fluorine rubber, etc. can be mentioned butyl rubber, but their copolymers can be used, of course, not limited thereto.
本発明の製造方法において用いられる分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーとは、高分岐ポリマーの末端基に親水性官能基を有していることを特徴とする。すべての末端基が親水性官能基になっていることが好ましいが、一部の末端基のみが親水性官能基になっていてもよい。親水性官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、ハロゲン基、エポキシ基及びジチオカルバメート基が挙げられ、これらは２種以上混合していてもよい。
高分岐ポリマーは、単一の方向ではなく複数方向に分子が拡がっているような分子構造を呈する高分子であり、一般的には、多分岐ポリマーとして知られているポリマー、すなわち、デンドリティックポリマー、くし型ポリマー又はハイパーブランチポリマーを指称する。これらは２種以上混合して使用してもよい。The highly branched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end used in the production method of the present invention is characterized by having a hydrophilic functional group at the terminal group of the highly branched polymer. Although it is preferable that all the end groups are hydrophilic functional groups, only some of the end groups may be hydrophilic functional groups. Examples of the hydrophilic functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a thiol group, a halogen group, an epoxy group, and a dithiocarbamate group, and two or more of these may be mixed.
A hyperbranched polymer is a polymer that exhibits a molecular structure in which molecules are spread in multiple directions rather than in a single direction, and is generally a polymer known as a hyperbranched polymer, ie, a dendritic polymer , Refers to comb polymers or hyperbranched polymers. You may use these in mixture of 2 or more types.
ここで、デンドリティックポリマー（デンドリティック高分子）とは、デンドリマーとして一般的に知られ、分子が放射状に広がった球形の巨大分子である。また、くし型ポリマーとは、主鎖に対して側基（側鎖）が比較的規則的に結合して全体としてくし状の分子構造から成るポリマーである。さらに、ハイパーブランチポリマーとは、高度に分岐した構造から成るポリマーであり、一般的にはＡＢ2型モノマーの自己縮合によって合成されるものが多い。しかし、本発明の原理は、以上のような多分岐ポリマーに限らず、後述の説明から理解されるように効果の差異は存するが、枝分かれがあり複数方向に分子が拡がっているようなものであれば、いずれのタイプの高分子化合物を用いても実施可能である。Here, the dendritic polymer (dendritic polymer) is generally known as a dendrimer, and is a spherical macromolecule in which molecules are spread radially. In addition, the comb polymer is a polymer having a comb-like molecular structure as a whole by relatively regularly bonding side groups (side chains) to the main chain. Furthermore, the hyperbranched polymer is a polymer having a highly branched structure and is generally synthesized by self-condensation of AB 2 type monomers. However, the principle of the present invention is not limited to the above-mentioned multi-branched polymer, but there are differences in the effects as will be understood from the following description, but there are branches and molecules are spreading in multiple directions. Any type of polymer compound can be used as long as it is present.
ハイパーブランチポリマーは一般的に、ＡＢ2、ＡＢ3のように一分子中にＡ官能基を１官能基有し且つＡ官能基と反応しうるＢ官能基を２官能基以上有するＡＢｘ型化合物や、ＡＢ＊型と呼ばれる重合点と開始剤それぞれ１つずつ兼ね備えた化合物とを縮合、付加、あるいは挿入反応などを利用して重合したものを指し、高度に分岐した高分子である。ＡＢ＊型分子は、重合点にあたるＡ官能基と開始剤となるＢ＊官能基とが反応し、反応後にＡ官能基は消失するがＢ＊は脱離、付加により反応後でもＢ＊としての反応性を残したままとなる化合物である。ここで例えばＡＢ2型の場合、Ａ官能基がカルボキシル基の場合にはＢ官能基はアミノ基があげられ、この場合はハイパーブランチポリアミドとなる。ＡＢ＊型の場合、Ａ官能基がスチレン性二重結合の場合にはＢ＊官能基はジチオカルバメート基があげられ、その場合はハイパーブランチポリスチレンとなる。また同じくＡＢ＊型の場合、Ａ官能基がメタクリル性二重結合の場合にはＢ＊官能基はジチオカルバメート基があげられ、その場合はハイパーブランチポリメタクリレートとなる。Hyperbranched polymers are generally ABx type compounds such as AB 2 and AB 3 that have one A functional group in one molecule and two or more B functional groups that can react with the A functional group. This is a highly branched polymer, which is obtained by polymerizing a compound having a polymerization point called an AB * type and a compound having one each of an initiator using condensation, addition, or insertion reaction. In the AB * type molecule, the A functional group corresponding to the polymerization point reacts with the B * functional group serving as an initiator, and the A functional group disappears after the reaction, but B * remains as B * even after the reaction due to elimination and addition. A compound that remains reactive. Here, for example, in the case of the AB 2 type, when the A functional group is a carboxyl group, the B functional group is an amino group, and in this case, it becomes a hyperbranched polyamide. In the case of the AB * type, when the A functional group is a styrenic double bond, the B * functional group is a dithiocarbamate group, in which case it becomes hyperbranched polystyrene. Similarly, in the case of the AB * type, when the A functional group is a methacrylic double bond, the B * functional group is a dithiocarbamate group, and in this case, it becomes hyperbranched polymethacrylate.
本発明の製造方法において用いられる分子末端に親水性官能基を有するハイパーブランチポリマーの好適な例として、前記式（１）が挙げられる。
前記式（１）において、分子末端の親水性官能基を表すＷ1及びＷ2としては、リビングラジカル重合できる点を考慮すると、ジチオカルバメート基が好ましい。
ジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーの例としては、下記式（６）ないし式（８）で表わされるハイパーブランチポリマー及び式（９）ないし式（１１）で構成されるハイパーブランチポリマーが挙げられるが、これらに限られるものではない。
この式（６）ないし式（８）で表わされるハイパーブランチポリマー及び式（９）ないし式（１１）で構成されるハイパーブランチポリマーは、日産化学工業（株）から商品名オプトビーズシリーズとして入手することができる。Formula (1) is a preferred example of a hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end used in the production method of the present invention.
In the formula (1), as W 1 and W 2 representing the hydrophilic functional group at the molecular end, a dithiocarbamate group is preferable in consideration of the fact that living radical polymerization can be performed.
Examples of the hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group at the molecular end include hyperbranched polymers represented by the following formulas (6) to (8) and hyperbranched polymers composed of the formulas (9) to (11). Although it is mentioned, it is not restricted to these.
The hyperbranched polymer represented by the formulas (6) to (8) and the hyperbranched polymer composed of the formulas (9) to (11) are obtained from Nissan Chemical Industries, Ltd. under the trade name Opt Bead Series. be able to.
上記式（６）のＡ1としては、前記式（４）及び／又は式（５）で表されるハイパーブランチポリマーが好ましい。
The A 1 in the above formula (6), the formula (4) and / or hyperbranched polymer represented by Formula (5) are preferred.
また分子末端にジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマーとして、式（７）及び式（８）のような共重合型のハイパーブランチポリマーも使用することができる。 Further, as the hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group at the molecular end, a copolymerized hyperbranched polymer as represented by the formulas (7) and (8) can also be used.
さらに分子末端にジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマーとして、下記の式（９）で表される構造式を重合開始部位として、下記の式（１０）で表される直鎖構造の繰り返し単位と、下記の式（１１）で表される枝分かれ構造の繰り返し単位を有し、かつ式（１０）で示される直鎖構造の繰り返し単位の総数が１から１００，０００の整数で、式（１１）で示される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が２から１００，０００の整数であるハイパーブランチポリマーも使用できる。 Furthermore, as a hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group at the molecular terminal, a structural unit represented by the following formula (9) as a polymerization initiation site, a repeating unit having a linear structure represented by the following formula (10), The total number of repeating units having a branched structure represented by the following formula (11) and a linear structure represented by the formula (10) is an integer of 1 to 100,000, Hyperbranched polymers can also be used in which the total number of repeating units of the branched structure shown is an integer from 2 to 100,000.
本発明の製造方法においては、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーに、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーを混合して使用する。用いる線状ポリマーと分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーは、構成単位の化学構造が互いに共通又は類似しているものが好ましい。例えば、前記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーを用いた場合、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を好適に使用することができる。
また、本発明の方法は、両種のポリマーが必ずしもそのような関係にない場合においても適用され得る。すなわち、線状ポリマーに分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーを混合した場合に明確な相分離構造が形成されないような系を用いれば、いずれも本発明の方法を適用することが可能である。In the production method of the present invention, a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end is mixed with a matrix polymer composed of a linear polymer. The linear polymer to be used and the hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end are preferably those in which the chemical structures of the structural units are common or similar to each other. For example, when the hyperbranched polymer represented by the formula (1) is used, polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin can be preferably used.
Further, the method of the present invention can be applied even when both types of polymers are not necessarily in such a relationship. That is, the method of the present invention can be applied to any system that does not form a clear phase separation structure when a linear polymer is mixed with a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end. It is.
マトリクスポリマーに混合される分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーの量は、一般的には、該マトリクスポリマーの質量に対する最大混合量は２５質量％、好ましくは１５質量％、より好ましくは１０質量％である。また最小混合量は０．１質量％、好ましくは０．５質量％、より好ましくは１質量％である。
上記の混合量の範囲であれば、ポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布されている状態を有効に形成できる。The amount of the hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular terminal mixed with the matrix polymer is generally 25% by mass, preferably 15% by mass, more preferably, the maximum amount of the polymer mixed with the mass of the matrix polymer. 10% by mass. The minimum mixing amount is 0.1% by mass, preferably 0.5% by mass, more preferably 1% by mass.
If it is the range of said mixing amount, the state by which the hydrophilic functional group of the molecular terminal of a highly branched polymer is distributed with high density in the outermost surface of a polymer structure can be formed effectively.
なお、本発明の説明に関連して、「最表面」とはポリマー構造体の最外表面を意味し、例えばポリマー構造体と気体（通常は空気）、又は液体（水及び／又は親水性溶剤等）との境目を意味する。ポリマー構造体の最表面に、高分岐ポリマーが有する分子末端の親水性官能基が高密度に分布されている状態とは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）にてポリマー構造体の表面分析を行った場合に、高分岐ポリマー成分の分子末端の親水性官能基が検出可能なレベルであることを意味する。親水性官能基としてジチオカルバメート基を有する高分岐ポリマーがＸＰＳで検出可能なレベルで高密度にポリマー構造体の表面及び／又は界面に濃縮され、ジチオカルバメート基がポリマー構造体の最表面に分布されていると、ジチオカルバメート基が光重合開始剤として有効に作用することができるため、ポリマー構造体の最表面に位置するジチオカルバメート基に対してビニル系高分子鎖が高密度にグラフトすることが可能となる。 In connection with the description of the present invention, the “outermost surface” means the outermost surface of the polymer structure, for example, the polymer structure and gas (usually air), or liquid (water and / or hydrophilic solvent). Etc.). The state in which the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are densely distributed on the outermost surface of the polymer structure is the surface analysis of the polymer structure by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In this case, it means that the hydrophilic functional group at the molecular end of the highly branched polymer component is at a detectable level. Hyperbranched polymers having dithiocarbamate groups as hydrophilic functional groups are concentrated on the surface and / or interface of the polymer structure at a high density that is detectable by XPS, and the dithiocarbamate groups are distributed on the outermost surface of the polymer structure. Since the dithiocarbamate group can effectively act as a photopolymerization initiator, the vinyl polymer chain can be grafted at a high density on the dithiocarbamate group located on the outermost surface of the polymer structure. It becomes possible.
本発明の製造方法において、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーと分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程（以下、第１工程と略す。）について説明する。
第１工程の方法としては、両者のポリマーを直接溶融混合する方法、両者のポリマーを溶剤に溶解して均一混合してから溶剤を留去する方法、分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーの存在下でマトリクスとなる線状ポリマーを重合する方法などが挙げられるが、これらに限られるものではない。溶剤を使用する場合に用いられる溶剤としては、両者のポリマーを溶解可能な溶剤であれば特に制限はない。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン及びエチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル等のエーテル系化合物、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン系化合物、ノルマルヘプタン、ノルマルヘキサン及びシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類等が挙げられる。これらの溶剤は一種を用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。In the production method of the present invention, a matrix polymer composed of a linear polymer and a hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end are mixed together to form an integral body containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer. A step of forming a structure (hereinafter abbreviated as a first step) will be described.
As the method of the first step, a method in which both polymers are directly melt-mixed, a method in which both polymers are dissolved in a solvent and uniformly mixed, and then the solvent is distilled off, a highly branched having a hydrophilic functional group at the molecular end Examples include, but are not limited to, a method of polymerizing a linear polymer serving as a matrix in the presence of a polymer. The solvent used when the solvent is used is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving both polymers. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene, ether compounds such as tetrahydrofuran and diethyl ether, ketone compounds such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, normal heptane, normal hexane and cyclohexane Aliphatic hydrocarbons and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
次に該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程（以下、第２工程と略す。）について説明する。 Next, the structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer is subjected to water and / or hydrophilicity at a temperature within the range of 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer to a decomposition temperature of the matrix polymer. A step (hereinafter abbreviated as the second step) of immersing in an organic solvent or exposing to a vapor atmosphere of water and / or a hydrophilic solvent will be described.
第２工程における温度範囲は、マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度からマトリクスポリマーの分解温度の温度範囲内で実施することができる。
具体的な温度範囲としては、マトリクスポリマーの種類に依存するが、０ないし２００℃が好ましく、５０ないし１５０℃がさらに好ましい。The temperature range in the second step can be performed within a temperature range from a temperature 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer to a decomposition temperature of the matrix polymer.
The specific temperature range depends on the type of matrix polymer, but is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C.
第２工程における親水性溶剤としては、水及び／又は親水性溶剤が使用できるが、親水性溶剤としては、水と混合可能な溶剤であればよく、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノールなどのアルコール類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタンなどのエーテル類、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルオキシドなどの親水性溶媒が挙げられる。 As the hydrophilic solvent in the second step, water and / or a hydrophilic solvent can be used, but the hydrophilic solvent may be any solvent that can be mixed with water, for example, an alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, propanol or the like. And ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 1,2-dimethoxyethane, and hydrophilic solvents such as acetone, dimethylformamide and dimethylsulfoxide.
第２工程における浸漬処理及び暴露処理の時間は、０．００１ないし１００時間、好ましくは０．１ないし５０時間である。 The immersion treatment and exposure treatment time in the second step is 0.001 to 100 hours, preferably 0.1 to 50 hours.
なお、第２工程は、ポリマー構造体を溶解したり、クラック等を生じない範囲で適宜実施することができる。 Note that the second step can be appropriately performed as long as the polymer structure is not dissolved or cracks are generated.
第１工程のみでも、ポリマー構造体の表面において分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーをある程度濃縮させることができるが、ＸＰＳで検出可能なレベルまで高密度に濃縮することは不可能である。
本発明の製造方法によれば、線状ポリマーからなるマトリクスポリマーと分子末端に親水性官能基を有する高分岐ポリマーとを含有するポリマー構造体の最表面に、ＸＰＳで検出可能なレベルまで該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布したポリマー構造体を得ることができる。Even in the first step alone, the hyperbranched polymer having hydrophilic functional groups at the molecular ends can be concentrated to some extent on the surface of the polymer structure, but it cannot be concentrated to a level that can be detected by XPS. is there.
According to the production method of the present invention, on the outermost surface of a polymer structure containing a matrix polymer composed of a linear polymer and a hyperbranched polymer having a hydrophilic functional group at the molecular end, the high level is detected to a level detectable by XPS. A polymer structure in which hydrophilic functional groups at the molecular ends of the branched polymer are distributed with high density can be obtained.
本発明の製造方法により、非常に効率的に高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基をポリマー構造体の最表面に高密度に分布させることが可能となる。
従って、本発明は、ポリマー構造体の最表面に該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布しているポリマー構造体を提供する。
本発明のポリマー構造体は、その形状が特に限定されるものではなく、例えば、フィルム、膜、シート、球、粒状物、繊維、成形体など各種の形状を採り得るものである。The production method of the present invention makes it possible to distribute the hydrophilic functional groups at the molecular ends of the highly branched polymer with high density on the outermost surface of the polymer structure.
Accordingly, the present invention provides a polymer structure in which hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure.
The shape of the polymer structure of the present invention is not particularly limited. For example, the polymer structure can take various shapes such as a film, a film, a sheet, a sphere, a granular material, a fiber, and a molded body.
更に本発明は、前記ポリマー構造体の最表面に位置する親水性官能基に対してビニル系高分子鎖がグラフト重合されたグラフトポリマー構造体を提供する。
親水性官能基として光重合開始剤となるジチオカルバメート基を分子末端に有する高分岐ポリマーを有するポリマー構造体は、該ポリマー構造体の最表面において該高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布しているので、その表面上でリビングラジカル重合することによってジチオカルバメート基に対してビニル系高分子鎖をグラフトすることができる。Furthermore, the present invention provides a graft polymer structure in which a vinyl polymer chain is graft-polymerized to a hydrophilic functional group located on the outermost surface of the polymer structure.
The polymer structure having a hyperbranched polymer having a dithiocarbamate group as a photopolymerization initiator as a hydrophilic functional group at the molecular end has a hydrophilic functional group at the molecular end of the hyperbranched polymer on the outermost surface of the polymer structure. Since it is distributed at high density, a vinyl polymer chain can be grafted to a dithiocarbamate group by living radical polymerization on its surface.
グラフトされるビニル系高分子鎖を形成するモノマーとしては、グラフト重合可能なビニル基を少なくとも１つ有するモノマーが挙げられる。これらの具体例としては、スチレン類、ビニルビフェニル類、ビニルナフタレン類、ビニルアントラセン類、アクリル酸類、メタクリル酸類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、ビニルピロリドン類、アクリロニトリル類、マレイン酸類、マレイミド類、ジビニル化合物類及びトリビニル化合物類が挙げられる。 Examples of the monomer forming the vinyl polymer chain to be grafted include monomers having at least one vinyl group capable of graft polymerization. Specific examples thereof include styrenes, vinyl biphenyls, vinyl naphthalenes, vinyl anthracene, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, methacrylic ester, acrylamide, methacrylamide, vinyl pyrrolidone, acrylonitrile. , Maleic acids, maleimides, divinyl compounds and trivinyl compounds.
リビングラジカル重合による表面グラフトは、ビニル系高分子鎖を形成するモノマー中で塊状状態で重合する方法、水又は有機溶剤を使用した溶液状態で重合する方法などの公知の重合形式により行うことができる。 Surface grafting by living radical polymerization can be carried out by a known polymerization method such as a method of polymerizing in a bulk state in a monomer forming a vinyl polymer chain or a method of polymerizing in a solution state using water or an organic solvent. .
リビングラジカル重合による表面グラフトは、加熱又は紫外線等の光照射によって行うことができる。紫外線等の光照射によって行うことが好ましい。リビングラジカル重合においては、重合開始前に反応系内の酸素を十分に除去する必要があり、窒素、アルゴンなどの不活性気体で系内を置換するとよい。重合時間としては、例えば０．１ないし１００時間、１ないし５０時間又は３ないし３０時間である。重合温度は特に制限されないが、例えば０ないし２００℃、１０ないし１５０℃又は２０ないし１００℃である。 Surface grafting by living radical polymerization can be performed by heating or irradiation with light such as ultraviolet rays. It is preferably performed by irradiation with light such as ultraviolet rays. In living radical polymerization, it is necessary to sufficiently remove oxygen in the reaction system before the start of polymerization, and the system may be replaced with an inert gas such as nitrogen or argon. The polymerization time is, for example, 0.1 to 100 hours, 1 to 50 hours, or 3 to 30 hours. The polymerization temperature is not particularly limited, and is, for example, 0 to 200 ° C, 10 to 150 ° C, or 20 to 100 ° C.
リビングラジカル重合時には、分子量や分子量分布を調整するために、メルカプタン類及びサルファイド類等の連鎖移動剤や、二硫化テトラエチルチウラムなどのスルフィド化合物を使用することができる。さらに所望により、ヒンダードフェノール類などの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール類などの紫外線吸収剤、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール、ハイドロキノン、ニトロフェノール、ニトロクレゾール、ピクリン酸、フェノチアジン及びジチオベンゾイルジスルフィド等の重合禁止剤を使用できる。 In living radical polymerization, a chain transfer agent such as mercaptans and sulfides and a sulfide compound such as tetraethylthiuram disulfide can be used to adjust the molecular weight and molecular weight distribution. Further, if desired, polymerization inhibitors such as antioxidants such as hindered phenols, ultraviolet absorbers such as benzotriazoles, 4-tert-butylcatechol, hydroquinone, nitrophenol, nitrocresol, picric acid, phenothiazine and dithiobenzoyl disulfide are prohibited. Agents can be used.
上述の方法によって、ポリマー構造体の最表面に、ビニル系高分子鎖がグラフト重合されたグラフトポリマー構造体を得ることができる。またグラフト重合を光照射によって行う場合には、適当なマスクを用いることによってグラフト重合部分のパターニングも可能である。 By the above-described method, a graft polymer structure in which a vinyl polymer chain is graft-polymerized on the outermost surface of the polymer structure can be obtained. When graft polymerization is performed by light irradiation, the graft polymerization portion can be patterned by using an appropriate mask.
以下、本発明の特徴をさらに具体的に示すため実施例を記すが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。
なお、下記において、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）測定及び紫外光（ＵＶ）照射は、下記装置を使用した。
［１］Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）測定
・ＸＰＳ，ＰＨＩ５８００ ＥＳＣＡ ｓｙｓｔｅｍ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製）
［２］紫外光（ＵＶ）照射
・Ｍｅｒｃｕｒｙ−Ｘｅｎｏｎ ｌａｍｐ Ｌ８２５１（浜松ホトニクス（株）製）
・Ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ＵＶ−３３（東芝ガラス（株）製）
［３］膜厚測定
偏光解析測定装置 Ｍ−１５０（日本分光株式会社（ＪＡＳＣＯ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製）EXAMPLES Hereinafter, examples will be described in order to more specifically show the features of the present invention, but the present invention is not limited by these examples.
In the following, the following apparatus was used for X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement and ultraviolet light (UV) irradiation.
[1] X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement / XPS, PHI5800 ESCA system (manufactured by Physical Electronics, Co., Ltd.)
[2] Ultraviolet light (UV) irradiation, Mercury-Xenon lamp L8251 (manufactured by Hamamatsu Photonics)
・ Color filter UV-33 (Toshiba Glass Co., Ltd.)
[3] Film thickness measurement ellipsometer M-150 (manufactured by JASCO Co., Ltd.)
［実施例１］
トルエン溶液に、分子末端がジチオカルバメート基である式（１４）で表されるハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ）（Ｍｎ＝４，９００）と線状ポリスチレン（ＰＳ）（Ｍｎ＝１，５５０，０００、アルドリッチ社製）を（ＨＰＳ／ＰＳ）＝（５／９５ ｗ／ｗ）となるように溶解した。
In a toluene solution, a hyperbranched polymer represented by formula (14) whose molecular terminal is a dithiocarbamate group (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name Opt Beads HPS) (Mn = 4,900) and linear polystyrene ( PS) (Mn = 1,550,000, manufactured by Aldrich) was dissolved so that (HPS / PS) = (5/95 w / w).
得られた溶液をスピンコーティング法によりシリコン基板上に塗布、乾燥し、（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を調製した。その後、ブレンド膜（膜厚２００ｎｍ）を純水に浸漬し、アルゴンバブリングを行いながら、３５８Ｋ（８５℃）で１５時間熱処理を行った。ブレンド膜の表面凝集構造は、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）測定により評価した。その結果を図１に示す。 The obtained solution was applied onto a silicon substrate by a spin coating method and dried to prepare an (HPS / PS) blend film. Thereafter, the blend film (thickness: 200 nm) was immersed in pure water and heat-treated at 358 K (85 ° C.) for 15 hours while performing argon bubbling. The surface aggregation structure of the blend film was evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. The result is shown in FIG.
ジチオカルバメート基を開始剤とした表面グラフト重合は、モノマーとして、Ｎ−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＮＩＰＡＡｍ）（関東化学社製）を用いた。ブレンド膜をアルゴンバブリングした１０質量％のＮＩＰＡＡｍ水溶液に浸漬させ、波長３６５ｎｍの紫外光（ＵＶ）を照射した。照射時間及び照度はそれぞれ、２４時間、５ｍＷ／ｃｍ2とした。ＵＶ照射後の膜は、エタノールを用いて十分に洗浄した。ＵＶ照射前後におけるブレンド膜表面の凝集構造は、ＸＰＳにより評価し、膜厚はＸＰＳ測定の深さ分析及び偏光解析測定により評価した。膜厚は約１０ｎｍであった。In the surface graft polymerization using a dithiocarbamate group as an initiator, N-isopropylacyclamide (NIPAAm) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used as a monomer. The blend film was immersed in a 10% by mass NIPAAm aqueous solution with argon bubbling, and irradiated with ultraviolet light (UV) having a wavelength of 365 nm. The irradiation time and illuminance were 24 m and 5 mW / cm 2 , respectively. The film after UV irradiation was thoroughly washed with ethanol. The aggregate structure of the blend film surface before and after UV irradiation was evaluated by XPS, and the film thickness was evaluated by XPS measurement depth analysis and ellipsometry measurement. The film thickness was about 10 nm.
図１は、水中熱処理前後におけるブレンド膜のＸＰＳ Ｎ1sスペクトルである。ＨＰＳの分子末端のジチオカルバメート基に起因するＮ1sの強度が増加していることから、水中熱処理を施すことによりＨＰＳは（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜の最表面に濃縮している。FIG. 1 is an XPS N 1s spectrum of a blend film before and after underwater heat treatment. Since the strength of N 1s due to the dithiocarbamate group at the molecular end of HPS is increased, HPS is concentrated on the outermost surface of the (HPS / PS) blend film by performing a heat treatment in water.
図２は、グラフト重合前後におけるＸＰＳ Ｃ1sスペクトルである。ＮＩＰＡＡｍに起因するカルボニル炭素のピークが２８８ｅＶ付近に観測されたことから、ＰＳマトリクス上にＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層が形成したと結論できる。グラフト層の厚さは、重合条件を変えることで任意に制御できた。表面の濡れ性は大幅に向上した。FIG. 2 is an XPS C 1s spectrum before and after graft polymerization. Since the peak of carbonyl carbon attributed to NIPAAm was observed at around 288 eV, it can be concluded that a polymer graft layer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix. The thickness of the graft layer could be arbitrarily controlled by changing the polymerization conditions. The surface wettability was greatly improved.
[実施例２]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度２ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間２時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 2]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1, but under the conditions of an illuminance of 2 mW / cm 2 and an irradiation time of 2 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例３]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間２時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 3]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1, but under the conditions of an illuminance of 5 mW / cm 2 and an irradiation time of 2 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例４]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度７ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間２４時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 4]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting polymerization of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1 but under the conditions of an illuminance of 7 mW / cm 2 and an irradiation time of 24 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例５]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間３時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 5]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1, but under the conditions of an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 3 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例６]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間２４時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 6]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting polymerization of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1, but under the conditions of an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 24 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例７]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度２０ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間２４時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 7]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1, but under the conditions of an illuminance of 20 mW / cm 2 and an irradiation time of 24 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例８]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して実施例１と同様の温度２０℃であるが、照度２５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間６時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 8]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, grafting of NIPAAm was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film at a temperature of 20 ° C. as in Example 1 but under the conditions of an illuminance of 25 mW / cm 2 and an irradiation time of 6 hours. As a result, a graft layer of a polymer formed from NIPAAm was formed on the PS matrix.
[実施例９]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度３０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間６時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 9]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 30 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 6 hours. As a result, the polymer formed from NIPAAm A graft layer was formed on the PS matrix.
[実施例１０]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度３０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間１２時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 10]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 30 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 12 hours. As a result, the polymer formed from NIPAAm A graft layer was formed on the PS matrix.
[実施例１１]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度３０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間４０時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 11]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 30 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 40 hours. A graft layer was formed on the PS matrix.
[実施例１２]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度５０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間１時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 12]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 50 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 1 hour. As a result, the polymer formed from NIPAAm A graft layer was formed on the PS matrix.
[実施例１３]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度５０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間３時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 13]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 50 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 3 hours. As a result, the polymer formed from NIPAAm A graft layer was formed on the PS matrix.
[実施例１４]
実施例１において調製された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を、実施例１と同様の条件及び手順に従い熱処理を行った。その後、熱処理された（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に対して温度５０℃、照度１５ｍＷ／ｃｍ2及び照射時間６時間の条件のもと、ＮＩＰＡＡｍのグラフト重合を行ったところＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層がＰＳマトリクス上に形成された。[Example 14]
The (HPS / PS) blend film prepared in Example 1 was heat-treated according to the same conditions and procedures as in Example 1. Thereafter, NIPAAm graft polymerization was performed on the heat-treated (HPS / PS) blend film under the conditions of a temperature of 50 ° C., an illuminance of 15 mW / cm 2 and an irradiation time of 6 hours. As a result, the polymer formed from NIPAAm A graft layer was formed on the PS matrix.
［実施例１５］
実施例１と同様に調製した（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を水蒸気雰囲気下、３７３Ｋ（１００℃）で２４時間熱処理を行った。ＮＩＰＡＡｍの重合を実施例１と同様に行うとＰＳマトリクス上にＮＩＰＡＡｍから形成されるポリマーのグラフト層を形成できた。[Example 15]
The (HPS / PS) blend film prepared in the same manner as in Example 1 was heat-treated at 373 K (100 ° C.) for 24 hours in a steam atmosphere. When NIPAAm was polymerized in the same manner as in Example 1, a polymer graft layer formed from NIPAAm could be formed on the PS matrix.
［比較例１］
実施例１と同様に調製した（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜に熱処理を施さない場合は、ＨＰＳの分子末端のジチオカルバメート基の表面分率はきわめて低い。図３中の１の曲線は、製膜直後のＸＰＳ Ｎ1sスペクトルを示している。明確なピークが観測されていないことは、ＨＰＳの分子末端のジチオカルバメート基の表面分率がきわめて低いことを示している。
同膜を用いて、実施例１と同様な重合を行ってもグラフト層の形成は確認できなかった。[Comparative Example 1]
When the (HPS / PS) blend film prepared in the same manner as in Example 1 is not subjected to heat treatment, the surface fraction of dithiocarbamate groups at the molecular ends of HPS is extremely low. The
Even if the same polymerization as in Example 1 was performed using the same film, formation of a graft layer could not be confirmed.
［比較例２］
実施例１と同様に調製した（ＨＰＳ／ＰＳ）ブレンド膜を真空中、４２３Ｋ（１５０℃）で２４時間熱処理を行った。図３中の２の曲線は、同膜のＸＰＳ Ｎ1sスペクトルを示している。Ｎ1sシグナルが全く観測されていないことは、ＨＰＳの分子末端のジチオカルバメート基の表面分率がきわめて低いことを示している。
同膜を用いて、実施例１と同様な重合を行ってもグラフト層の形成は確認できなかった。[Comparative Example 2]
The (HPS / PS) blend film prepared in the same manner as in Example 1 was heat-treated at 423 K (150 ° C.) for 24 hours in a vacuum. The
Even if the same polymerization as in Example 1 was performed using the same film, formation of a graft layer could not be confirmed.
本発明は、ポリマー構造体の表面を改質し得る簡便且つ低廉で汎用性のある技術を提供するものとして、産業上の多分野で利用される各種の機能性ポリマーの開発に資することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a simple, inexpensive, and versatile technique that can modify the surface of a polymer structure, and can contribute to the development of various functional polymers used in various industrial fields. .
Claims (39)
該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程と、
次に得られた該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程を含む、
ポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布することを特徴とするポリマー構造体の製造方法。 In the method for producing a polymer structure in which a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end is contained in a matrix polymer composed of a linear polymer,
Mixing the matrix polymer and the hyperbranched polymer together to form a structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer;
Next, the obtained structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer is mixed with water and water at a temperature 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer to a decomposition temperature of the matrix polymer. Immersing in a hydrophilic solvent or exposing to a vapor atmosphere of water and / or a hydrophilic solvent.
A method for producing a polymer structure, wherein hydrophilic functional groups at the molecular terminals of a highly branched polymer are distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure.
又は式（３）：
Or formula (3):
請求項８のいずれか１項に記載のポリマー構造体の製造方法。 The polymer structure according to any one of claims 3 to 8, wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. Body manufacturing method.
該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを混合し、一体と成して、該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を形成する工程と、
次に得られた該マトリクスポリマーと該高分岐ポリマーとを含有する構造体を、該マトリクスポリマーのガラス転移温度より３０℃低い温度ないし該マトリクスポリマーの分解温度の範囲内の温度にて、水及び／又は親水性溶剤の中に浸漬処理するか或いは、水及び／又は親水性溶剤の蒸気雰囲気に暴露処理する工程と、
その後処理された構造体の最表面に位置する親水性官能基に対してビニル系高分子鎖をグラフト重合する工程とを含む、
ポリマー構造体の最表面において高分岐ポリマーの分子末端の親水性官能基が高密度に分布し、更に該親水性官能基の少なくとも一部に対してビニル系高分子鎖がグラフトされていることを特徴とするグラフトポリマー構造体の製造方法。 In the method for producing a polymer structure in which a highly branched polymer having a hydrophilic functional group at a molecular end is contained in a matrix polymer composed of a linear polymer,
Mixing the matrix polymer and the hyperbranched polymer together to form a structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer;
Next, the obtained structure containing the matrix polymer and the hyperbranched polymer is mixed with water and water at a temperature 30 ° C. lower than the glass transition temperature of the matrix polymer to a decomposition temperature of the matrix polymer. Immersing in a hydrophilic solvent or exposing to a vapor atmosphere of water and / or hydrophilic solvent;
A step of graft-polymerizing a vinyl polymer chain to a hydrophilic functional group located on the outermost surface of the treated structure.
The hydrophilic functional groups at the molecular ends of the hyperbranched polymer are distributed at a high density on the outermost surface of the polymer structure, and a vinyl polymer chain is grafted on at least a part of the hydrophilic functional groups. A method for producing a characteristic graft polymer structure.
し請求項２０のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体の製造方法。 The graft polymer according to any one of claims 15 to 20 , wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. Manufacturing method of structure.
樹脂及びメタクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項３０ないし請求項３５のいずれか１項に記載のグラフトポリマー構造体。 The graft polymer according to any one of claims 30 to 35 , wherein the matrix polymer is at least one selected from the group consisting of polystyrene, AS resin, ABS resin, MS resin, acrylic resin, and methacrylic resin. Structure.
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